Politechnika Częstochowska

Wydział Elektryczny

Katedra Elektrotechniki

Zakład Elektrotechniki

Laboratorium Elektrotechniki Teoretycznej

Moc i sprawność w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego

Częstochowa 2004

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie zależności mocy odbiornika i sprawności
w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego w zależności od rezystancji odbiornika.

2. Wiadomości podstawowe

W nierozgałęzionym obwodzie pokazanym na rysunku 1 prąd wynosi

Wobec tego moc wydzielona na odbiorniku R jest równa (rys. 2)

Rys. 1. Nierozgałęziony obwód prądu stałego

Można pokazać, że przy stałych wartościach E i Rw wyrażenie na PR osiąga maksimum, jeśli a = 1, czyli Wtedy Stan, w którym R = Rw, nazywamy stanem dopasowania energetycznego.	Rys. 2. Zależność mocy odbiornika od jego rezystancji
Sprawnością energetyczną układu nazywamy stosunek mocy użytkowej do mocy całkowitej wytworzonej przez źródło napięcia (rys. 3) W stanie dopasowania energetycznego (a = 1) sprawność  = 0,5. Z tego względu stan dopasowania jest stosowany wtedy gdy moc nie jest zbyt duża.	Rys. 3. Zależność sprawności od rezystancji odbiornika

3. Przebieg ćwiczenia

• Zestawić układ pokazany na rysunku 4:

Rys. 4.

• Ustawić R_w = 200 ,

• Ustawić R = 0 ,

• Ustawić E = 6 V (ewentualnie 5 lub 4 V),

• Zmieniając R od 0 do 400  co 40 , a później od 400 do 800  co 100  notować wskazania mierników (tabela 1).

Tabela 1

Lp.	Pomiary		Obliczenia
		U	I	R	a	PR	PR/PRmax	
		V	A		-	W	-	-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Wzory do obliczeń:

4. Opracowanie sprawozdania

1. Cel ćwiczenia.

2. Schemat pomiarowy i tabela wyników.

3. Parametry i dane znamionowe zastosowanych przyrządów.

4. Przykłady obliczeń poszczególnych wartości podanych w tabeli.

5. Wyprowadzić wzór na P_Rmax oraz na R, dla którego P_R = P_Rmax.

6. Wyznaczyć P_Rmax z pomiarów i z teorii - wyniki porównać.

7. Na wspólnym wykresie wykreślić P_R/P_Rmax w zależności od a oraz (a).

8. Wnioski.

5. Pytania sprawdzające

1. Wyprowadzić wzór na P_Rmax oraz na R, dla którego P_R = P_Rmax.

2. Wyprowadzić wzór na .

3. Naszkicować wykres zależności P_R/P_Rmax od a oraz (a).

4. Dla jakiej wartości rezystancji odbiornika w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego na odbiorniku wydziela się największa moc?

5. Dla jakiej wartości rezystancji odbiornika w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego występuje największa sprawność?

6. Na czym polega dopasowanie energetyczne odbiornika?

Literatura

[1] Bolkowski S.: Elektrotechnika teoretyczna, tom I - teoria obwodów elektrycznych, WNT,
W-wa 1986, ss. 62-65.

[2] Cholewicki T.: Elektrotechnika teoretyczna, tom I, WNT, W-wa 1970, ss. 169-173.

[3] Lubelski K.: Elektrotechnika teoretyczna. Obwody elektryczne prądu stałego, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Cz-wa 1998, ss. 115-116.

Moc i sprawność w nierozgałęzionym obwodzie prądu stałego

4

Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki

---